Les moteurs a air chaud

[inviteeab925e1]

Bonjour, etant en première STI donc ce qui n'a rien avoir avec la thermodynamique et compagnie je voudrait avoir plus de precisions sur les moteurs Stirling et Ericsson du point de vue de la thermodynamique (n'est il pas trop tard pour apprendre?) et sur le principe de fonctionnement (un peu plus poussé, nottamament les soupapes dans le moteur ericsson), les matériaux a utiliser(en fonction de la chaleur, pression, gaz utiliser), et aussi le ou les système(s) de lubrification (on en parle jamais) et tout ce qu'il faut savoir mais au plus simple car l'improvisation a des limites, il y a un moments ou il faut bien faire des calculs (merci la prof de math). Je n'ai pas d'applications précises pour le moments mais juste une envie de découverte et d'en savoir plus. J'ai deja visité http://www.moteurstirling.com/ et parcourue de nombreuses pages web ainsi que sur ce forum mais bon si il y a moyen de pousser un peu plus le truc et surtout avec des definitions par ce que carnot et compagnie j'ai pas tout compris non plus, donc si l'on peut m'apporter des précision je suis la, de plus si je veux en construire un peut on s'inspirer directement d'un schéma? par exemple : http://www.stirlingengines.org.uk/gifs/pioneer/eng1.gif
Voila je vous remercie de votre soutient a+
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[polo974]

Bonjour,

Il y a quelques spécialistes sur le stirling qui rôdent sur le forum (recherche "stirling"),
pour une réalisation "démonstrative", je te conseille ce sîte.

J'en ai aussi réalisé (bricolé convient mieux) un sur le coin de la gazinière visible sur mon sîte... (il y a en plus quelques liens à explorer).

Choix du gaz, pression, lubrification: attention à l'effet diesel...

[invite0324077b]

diference entre ericson et stirling :

ericson :

un compresseur envoie de l'air dans la chaudiere , la compression echaufe l'air mais cet air est moins chaud et se melange a l'air deja chaud dans la chaudiere c'est une perte de rendement

un moteur a piston (comme une machine a vapeur) detend cet air : la puissance recuperé par cette detente est superieur a ce que consomme le compresseur mais pas beaucoup : le rendement de ces machine doit etre exellent pour que le rendement total ne soit pas nul

l'air detendu arrive a l'echangeur froid : meme probleme de melange irreversible que dans la chaudiere

pour avoir un bon rendement tout doit etre enorme le rendement a pu etre meilleur que les tres mauvaise machine a vapeur mais les machine a vapeur ont monté en pression et le moteur ericson etait a son maximum

le piston moteur et son tiroir de distribution doit supporter la temperature de l'air chaud donc on ne peut pas monter aussi haut que l'on veut

stirling :

le deplaceur envoie l'air dans la partie chaude : le regenerateur met cet air a la bonne temperature : le piston moteur descend pour faire baisser la pression et augmenter le volume au fur a mesure que l'air absorbe la chaleur de la souce chaude : cet bien le cycle de carnot

le deplaceur renvoie l'air du coté froid si le regenerateur fait son travail l'air arrive presque a la bonne temperature : le piston moteur remonte et diminue le volume au fur et a mesure que l'air donne son energie a la source froide

si tout etait parfait ce serait le cycle de carnot

mais c'est le cylindre et les culasse qui sert d'echangeur de chaleur si c'est trop petit il y aura de grand ecart de temperature donc perte de rendement : si c'est plus gros les contact thermique seront meilleur mais la transmission directe de chaleur entre la partie chaude est froide va casser le rendement :il faut trouver un compromis : contrairement a ericson ou on peut augmenter autant que l'on veut la surface des echangeurs

meme probleme pour le regenerateur : si il est trop petit : il ne fait pas son travail si il est trop gros il fait du volume mort et transmet de la chaleur

le deplaceur voit le coté chaud mais n'a pas besoin d'etre etanche
le piston moteur est coté froid , donc on peut monter tres haut en temperature

le gros avantage du stirling est la simplicité : je ne le vois que quand une faible puissance suffit et que l'on ne cherche pas la performace : je n'ai toujour pas trouvé un cas ou je puisse l'utiliser


il ne faut pas oublier de comparer avec la machine a vapeur : quand on a la chance d'avoir le bon fluide : la compression de l'eau consome une puissance derisoire , la chaudiere et le condenseur sont bien isothermes : la chaleur de vaporisation et de condensation est tellement plus grande que la chaleur massique que la quantité de matiere a brasser est plus faible


autre remarque : le haut du cycle d'une machine a vapeur surchauffé fonctionne comme une machine a air chaud d'ericson car il n'y a plus de chaleur de vaporisation a utiliser

il y a des projet d'utiliser du soufre comme fluide thermique pour les hautes temperatures : le condenseur de la machine a vapeur de soufre fait la chaudiere de la machine a vapeur d'eau

ericson : on obtient le rendement theorique si c'est tres gros pour une faible puissance

stirling : bon rendement theorique mais que l'on obtient jamais car il faut faire des compromis avec des exigences contradictoires

rankine (machine a vapeur)on obtient facilement le rendement theorique



ericson a fait une premiere machine a combustion interne : un compresseur a piston envoie de l'air dans un foyer a charbon sous pression et un moteur a piston detend la fumé du foyer : il a du abandonner a cause de l'encrassement : mais cela ressemble bien a la turbine a gaz : compression combustion detente

[polo974]

En essayant de piger le Rankine (diag TS indigeste) j'ai trouvé le Cycle de Kalina qui utilise un mélange de caloporteur pour soit-disant gagner en rendement sur le cycle de Rankine.
Quelqu'un a une idée sur la chose (en dehors du fait que c'est breveté...)?

Pour le stirling (en panneau et non parabole), si le coût de production est moindre que celui du photovoltaïque, c'est jouable, mais why not un Rankine à la place (mais chargé à quoi? tb40°C, th122°C).

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteeab925e1]

Bonsoir, merci de répondre mais avec tout ce que dit chatelot16 il me vient encore plus d'interrogations.... Qu'entendez vous par "mélange irréverssible"? votre explication sur le moteur ericsson est elle faite suivant le schéma que j'ai trouver (second lien)? pour le moteur stirling est ce que votre explication concerne aussi le moteur alpha ??? sa construction semble plus simple (en oubliant la partie mathématiques), donc en gros si j'ai bien compris une machine a vapeur est plus rentable qu'un moteur a air chaud car pour un Ericsonn il fait que le moteur soit enorme, pour un stirling faut des tas de compromis (donc des gros calculs je pense, bien yen a pour les autres moteurs mais en moin "dur"?) tout sa pour une meme puissance ? et quel est la différence entre une machine a vapeur classique et surchauffer?
Merci a+

[invite0324077b]

j'en ais apris plus dans des vieux livres sur les machines a vapeur que sur internet

le moteur stirling de monsieur stirling ressemblait au type beta de ton site sauf qu'il n'avais pas l'embiellage rhomboidal mais simplement un vilbrequin a 2 maneton dephasé

ce systeme de vilbrequin a 2 maneton est meilleur car la bielle du piston moteur a tout l'effort a transmettre la bielle du deplaceur a un effort tres faible a suporter

le moteur de stirling avait aussi un regenerateur integré dans le deplaceur ce qui fait moins de volume mort que le moteur beta de ton site
http://www.moteurstirling.com/

pour moi le type alpha est une anerie car un des piston doit suporter la haute temperature : on perd donc le principal avantage du stirling (beta) ou il n'y a pas de piston dans la partie chaude

le stirling gama n'est pas tres diferent du beta : simplement le piston moteur n'est pas concentrique cela ne change pas grand chose , peut etre un peu plus de volume mort

avec la machine a vapeur (rankine ) on ne peut pas augmenter autant que l'on veut la temperature de la chaudiere car on ateindrait des pression exessives (et le point critique de l'eau ) donc on se contente de surchauffer la vapeur sans augmenter la pression : donc seule une partie de l'energie est recue du foyer a une temperature superieure , cela augmente le rendement mais pas autant que si l'on pouvait augmenter la temperature d'ebullition dans la chaudiere ( c'est le cycle de hirn )

il n'y a pas de compromis a faire pour ameliorer la machine a vapeur : il suffit de mettre le maximum de qualité dans chacun des elements et on obtient un rendement proche du rendement theorique : les machine marine a piston on eu des rendement plus proche des rendement theorique que les turbines : a l'epoque ou il a eu concurence entre piston et turbine sur les bateau les turbine n'etaient bonne qu'a puissance maximum mais les piston etait meilleur a puissance partielle : les moteur a piston ont disparu non pas pour leurs rendement mais pour leur prix leur encombrement et leur difficulté d'entretient

pour le stirling bon courage

[invite0324077b]

a polo974 :

pour un systeme solaire de 122°C a 40°C la machine a vapeur classique est parfaite

la parabole solaire peut monter a la temperature que l'on veut et le stirling fait rever : si on choisi 700°C le rendement du cycle de carnot est enorme et meme si le stirling n'en ateind que la moitié ce sera tres bien

mais attention a la regulation de temperature : si le stirling faiblit et que l'on ne detourne pas imediatement la parabole le stirling va fondre tres vite

au contraire le moteur a vapeur a une soupape de securité : il n'y a pas de risque de surchauffe

[polo974]

... Qu'entendez vous par "mélange irréversible"? ...

C'est l'invention de l'eau tiède: on mélange de l'eau chaude à de l'eau froide sans plus, mais ensuite, bien malin celui qui pourra re-séparer tout ça. C'est irréversible.
Par contre si ce "mélange" a fourni un travail, tant mieux, sinon c'est une pure perte.

En gros pour un stirling, il faudrait 2 serpentins bobinés autour du cylindre
contenant le déplaceur, partant des extrémités et se rejoignant au milieu vers l'évacuation.
Ces serpentins sont liés thermiquement au milieu interne mais isolés d'une spire à l'autre (facile à dire...) et vis à vis de l'extérieur (plus simple)...
A l'extrémité de l'un on entre un fluide chaud qui va tiédir au fur et à mesure qu'il approche du milieu, à l'extrémité de l'autre le fluide froid qui va également tiédir.
Donc au milieu va ressortir de l'eau tiède, mais celle ci aura fait travailler le stirling...

[inviteeab925e1]

Bonjour, merci pour vos réponses vous dites que vous avez lu tout sa dans des livres savez vous ou je pourrais me les procurer ?(je me suis toujours intéresser a ces machines). J'ai lu sur internet que Philips les avaient dévelloper et suite a leurs abandon (quel dommage) ils avait tout publier peut on encore se procurer cette ouvrage? Est il possible de faire une stirling a partir de moteur de compresseur (la partie piston seulement) ou divers matériaux de récupération, d'ou l'intéret porter sur le moteur beta voila merci pour vos réponse a+

[invite0324077b]

le moteur stirling de philips etait tres bien pour faire des groupes electrogene de 50 ou 100 watt gros comme un groupe de 2000watt mais silencieux et marchant avec n'importe quel combustible : c'etait bien pour faire marcher les poste de radio a lampe la ou il n'y avait pas de 220 : c'est devenu sans interet commercial avec les postes de radio a transistor

pas completement sans interet : on pourait toujours s'amuser a faire un petit groupe electrogene stirling de 5 watt . . .


pour avoir un bon rendement il faut une grande temperature du cycle thermodynamique : la meilleure solution pour pour supporter une temperature elevé est qu'elle ne soit qu'intermittante pour que la temperature moyenne soit raisonable : c'est le moteur a explosion et tant qu'on a un combustible liquide il n'y a pas mieux

la moteur alpha est une mauvaise idée pour recuperer des moteur a piston : il il a continuellement de la puissance qui passe de l'un a l'autre piston : c'est mauvais pour le rendement

avec un type beta si la carter est pressurisé a une pression moyenne le piston moteur est moteur dans les deux sens et le piston deplaceur marche presque tout seul

si il fallait recuperer un compresseur je prendrait plutot un monocylindre dont le piston ferait le cylindre moteur et des leviers de renvois pour actionner le deplaceur

le cylindre doit etre en trois piece : la bas refroidit a eau en fonte comme un bon compresseur suporte le frottement du piston : l'intermediaire peu conducteur de la chaleur acier inoxydable ou pourquoi pas ceramique : la partie chaude je pense au cuivre massif recouvert de materiaux resistant mieux a l'oxydation

les locomotive a vapeur on eu pendant longtemps des foyers en cuivres bien que tout le reste de la chaudiere soit en fer

le deplaceur doit etre guidé par deux tiges passant a travers le piston de chaque coté de la bielle

mais il vaut mieux tout construire et mettre la tige du deplaceur au milieu du piston et deux bielle de chaque coté du piston

un vilebrequin a 3 maneton un au millieu pour le deplaceur et un de chaque coté pour le piston

[polo974]

Il y a tout de même un peu (beaucoup) de mauvaise foi à propos des stirlings.

Philips en a monté dans des voitures donc en gros même puissance, même encombrement mais pas même réactivité (sans parler du coût...).

La nasa utilise des Stirling ayant un bon rendement et surtout une bonne fiabilité comparés à la machine à vapeur. Et ce ne sont pas les seuls.

La machine à vapeur peut se permettre le luxe de la soupape de sécu si c'est de l'eau qui est utilisée, et qu'on en dispose sans compter (une fois vide, la machine à vapeur fond aussi si on continue à chauffer).

La machine à vapeur nécessite un vecteur ayant une température de condensation (à la pression basse envisagée) proche de la température basse pour avoir un rendement raisonnable...

[inviteeab925e1]

Bonsoir, oui philips l'avait mit dans une belle ford torino (la voiture de starky et hutch) mais ce que je ne comprends pas c'est qu'apparement on s'en sert dans la production de froid, dévelloper par la nasa comme vous dite, par philips aussi, et par d'autre société qui le chauffe a l'energie solaire (dans des parabolle) mais on en sait jamais plus sur ces moteurs pour quoi ne partage t il pas les fondements pour qu'on s'y mettent nous aussi ??? du moin essayer, par ce que par exemple dans le moteur beta comment je connai l'angle de "déphasage" (on dit comme sa?) entre le piston moteur et le déplaceur? des exemple de regenérateur (qui semble extrement dur a mettre au point)sur aucun site c'est indiquer, c'est pareil pour les machine a vapeur et le tiroire de distribution on ne sais pas de combien en degrée doit etre décaler l'exentrique par rapport a la bielle du piston je ne l'ai jamais touver, idem pour les machines marines entre chaque piston. C'est pour sa que si vous connaissait des livres complet je suis preneurs car internet semble bien limité quand même.

[invite0324077b]

j'aimerais pouvoir passer au scanner tout ce que j'ai lu mais cela fait un volume enorme et il faut lire entre les ligne car tout n'est pas exact il y a eu des tas de theorie fausses il faut faire la synthese entre les experiences ancienne et l'exactitude de la theorie actuelle

il ne faut pas oublier que tous les livres interressant d'avant 1900 sont consultable et telechargable sur gallica.bnf.fr : il m'arrive quand je cherche quelque chose de trouver plus vite dans gallica que dans les livres qui sont mal rangés chez moi . . .

j'ai du chercher dans les brocantes car gallica n'existait pas encore

c'est bizarre qu'on ne trouve pas d'information serieuse sur les stirling philips : je pense que cela veut dire que les performance annoncées etaient pretentieuse et non réelles

une fois vide la machine a vapeur fond aussi : bien sur mais au moins on a eu le temp de faire quelque chose

quand je parle de dephasage c'est parce que je suis electronicien mais a l'epoque des machine a vapeur ils employaient un vocabulaire completement different que je ne suis pas capable d'employer correctement

[invite0324077b]

autant pour le tiroir de la machine a vapeur que pour le deplaceur du stirling le depahasage est de 90° a fignoler par une optimisation eventuelle

[invite1762dbc2]

Bonjour

Voici un lien qui collecte beaucoup de liens sur le sujet. http://www.moteur-stirling.com/liens.htm

Il ya déjà eu d'autre fils sur FS http://forums.futura-sciences.com/po...3.html#1182353

Regarde ce que fait le CNRS à Odeillo avec une parabole solaire.

si tu aime les beaux objets et la mécanique fine http://www.hielscher-dampfmodelle.de...id=38&vmcchk=1.
Bon personnellement je pense que le stirling est très bien avec du soleil pour produire de l'électricité et en plus cela peut produire plusieurs centaines de KWh, donc pas de la rigolade
http://resosol.org/SolPass/Stirling/index.html
Celui-là je l'aime bien http://www.cemes.fr/mecalrmp/fichier...ng_Guillot.pdf

D'ailleurs si les anglais s'accrochent à la Livre Stirling ils doivent avoir une raison d'indépendance énergétique.

Cordialement
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Le temps emporte tout, l'énergie comme le reste. Virgile

[inviteeab925e1]

Bonsoir merci a tous pour les diverses explications fournit ainsi que les liens (ya de belles réalisations quand même) j'ai plus qu'a essayer d'en faire un "petit" (pas trop petit tout de même) pour s'amuser et le voire tourner, et peut être s'en servir pour diverse applications si sa devient concluant merci a tous a+